TOLLERANZE GEOMETRICHE

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4 GENERALITÀ UNI 7226/1 (ISO 1101) Le tolleranze geometriche tengono conto degli errori geometrici che le superfici reali hanno rispetto a quelle ideali indicate a disegno. Le tolleranze geometriche sono stabilite in funzione delle esigenze funzionali, di forma e dimensione Ad esempio -il caso di guide prismatiche: la mancata precisione della posizione delle superfici e della loro planarità può pregiudicare il movimento; - cilindricità di un perno ed alla condizione di sua coassialità con un foro, Una tolleranza geometrica stabilisce lo spazio (area o volume) entro il quale deve trovarsi l elemento oggetto della tolleranza stessa. Stabiliscono i limiti di variabilità di un elemento geometrico rispetto..

5 STORIA 1) Sviluppate e implementate nel periodo della II guerra mondiale da USA e GB 2) 1940 USA : la Chevrolet dava alle stampe una pubblicazione le tolleranze di posizione 3) 1945 USA : l'amministrazione militare pubblica un proprio manuale in cui vengono introdotti i simboli delle tolleranze di forma e posizione 4) 1948 GB : prima norma riguardante i concetti base 5) 1966 USA : pubblicazione delle norme in cui i simboli assunsero l'attuale forma 6) metà anni 60' ITALIA : in alcune aziende si introducevano le tolleranze geometriche - METODO NON RECENTE MA NON DEL TUTTO SFRUTTATO NEI PAESI EUROPEI - ESSENZIALE PER I BENEFICI CHE PUÒ' APPORTARE NEI MERCATI ALTAMENTE COMPETITIVI

6 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (1) Un accoppiamento previsto scorrevole (es. H/h), nel rispetto delle dimensioni può diventare forzato se non vengono imposti limiti sulla cilindricità e sulla rettelineità L'andamento sinuoso del pezzo non viene rilevato dal calibro che accerta, localmente, sezione per sezione, il rispetto della tolleranza dimensionale La valutazione di un accoppiamento valutando solo le tolleranze dimensionali porta a trascurare gli effetti della forma

7 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (2) Il perno, nel rispetto delle tolleranze dimensionali, non riesce ad accoppiarsi per l'errore di rettilineità

8 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (2) ACCETTABILE! NON ACCETTABILE!

9 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) Piastra a 4 fori e condizione funzionale di montaggio

10 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) Disegno con quotatura funzionale e tolleranze dimensionali

11 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) CONSIDERAZIONI 1) La quotatura in serie può condurre ad un accumulo dell'errore sulla posizione dei fori

12 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) CONSIDERAZIONI 2) non è definito come disporre il pezzo per il controllo delle tolleranze dimensionali Entrambi i metodi sono accettabili ma, se non definiti riferimenti certi e tolleranze geometriche (che definiscono l'orientamento dei bordi), possono portare a risultati completamente diversi

13 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) CONSIDERAZIONI 3) non è univocamente definito se i fori sono localizzati rispetto ai bordi (quindi i bordi sono riferimento) o se sono i bordi ad essere localizzati rispetto ai fori (e quindi la posizione dei fori è riferimento) Ciò comporta che in un controllo è lecito sia - prendere i bordi come riferimento e quindi verificare la posizione dei fori sia - prendere i fori come riferimento (per esempio attraverso una dima con 4 perni) e quindi verificare la posizione dei bordi

14 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) CONSIDERAZIONI 4) Ipotizzando di prendere come riferimento i bordi il controllo delle quote di posizione dei fori può avvenire con metodi diversi Senza l'indicazione di riferimenti certi entrambi i metodi sono accettabili ma possono portare a risultati diversi IL CONTROLLO NON E' NE' UNIVOCO NE' RIPETIBILE

15 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) 5) La zona di tolleranza per la posizione dell'asse del foro è quadrata mentre la forma del foro è circolare (zona di tolleranza ed elemento fisico hanno geometrie diverse) Il fatto che la forma della zona di tolleranza sia quadrata comporta che, rispetto alla posizione ideale dell'asse del foro (punto O), sono ritenute accettabili delle posizioni (ad esempio vertice del quadrato) che distano dal punto O di riferimento di una quantità (0,14 nell'esempio) maggiore rispetto alla tolleranza di riferimento (0,1 nell'esempio) CONSIDERAZIONI

16 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) 5) Inoltre il fatto di avere una zona di tolleranza quadrata comporta che alcuni punti (punto 1 nell'esempio) sono ritenuti accettabili perché rientrano nella zona di tolleranza mentre altri punti (punto 2 nell'esempio) sono ritenuti non accettabili essendo fuori dalla zona di tolleranza. Tutto ciò nonostante, rispetto alla posizione ideale O, la distanza del punto 2 sia minore della distanza del del punto 1 CONSIDERAZIONI

17 GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3) CONSIDERAZIONI 6) Il pezzo potrebbe essere rifiutato al controllo, perché non conforme alle tolleranze prescritte, nonostante in pratica SIA ACCETTABILE!!!

18 Il dimensionamento funzionale : GD&T Geometric Dimensioning and Tolerancing È un linguaggio simbolico per specificare, sin dalla fase iniziale di progettazione, attraverso l'analisi funzionale dei singoli componenti, i limiti di imperfezioni tollerati in modo da garantire : - montaggi corretti - funzionalità -precisare gli obiettivi di fabbricazione - la riduzione dei costi di produzione - controlli univoci e ripetibili Per far ciò ogni elemento del pezzo deve essere pienamente definito in termini di dimensione, posizione, orientamento e forma

19 Il dimensionamento funzionale : GD&T CONFRONTO

20 Il dimensionamento funzionale : GD&T Un esempio

21 IL PRINCIPIO DI INDIPENDENZA NORMA DI RIFERIMENTO : UNI EN ISO 8015 del 2011 È il principio fondamentale per l'assegnazione delle tolleranze Ciascuna prescrizione dimensionale o geometrica specificata su un disegno deve essere rispettata in se stessa in modo indipendente, salvo, non sia prescritta, sul disegno, una relazione particolare. Pertanto, in mancanza di indicazioni specifiche, le tolleranze geometriche si applicano senza tener conto delle dimensioni dell elemento, e le sue prescrizioni (dimensionali e geometriche) devono essere trattate come esigenze tra loro indipendenti Le tolleranze geometriche limitano lo scostamento di un elemento in rapporto alla sua forma od al suo orientamento od alla sua posizione, considerati teoricamente esatti, senza tener conto delle dimensioni dell elemento. D'altronde le tolleranze dimensionali controllano solo le dimensioni locali reali di un elemento ma non i suoi errori di forma

22 IL PRINCIPIO DI INDIPENDENZA La norma ISO 8015 stabilisce che per default, senza la necessità di alcuna dicitura, ciascuna prescrizione GPS debba essere considerata indipendente dalle altre specificazioni (tranne il caso in cui si usino modificatori come M e E). Solo nel caso in cui si utilizzano altri stantard bisogna indicarlo esplicitamente.

23 DEFINIZIONI E CONCETTI BASE La zona di tolleranza geometrica definisce una porzione di spazio (in 2D o 3D) limitato da una o più linee o superfici geometriche perfette, e caratterizzato da una dimensione lineare, denominata tolleranza Una tolleranza geometrica applicata ad un elemento geometrico definisce la zona all'interno della quale l'elemento geometrico deve essere contenuto. Le tolleranze geometriche devono essere specificate in accordo a requisiti funzionali e possono essere influenzate inoltre da requisiti derivanti dai metodi di fabbricazione ed ispezione.

24 DEFINIZIONI E CONCETTI BASE La zona di tolleranza può essere:. l'area interna ad una circonferenza;. l'area compresa fra due circonferenze concentriche;. l'area compresa fra due rette parallele o tra due linee fra loro equidistanti;. lo spazio compreso fra due piani paralleli ovvero fra due superfici fra loro equidistanti;. lo spazio interno ad un cilindro o lo spazio compreso fra due cilindri coassiali;. lo spazio interno ad una sfera;. (lo spazio interno ad un parallelepipedo) L elemento geometrico posto in tolleranza può assumere qualsiasi forma ed orientamento all interno della propria zona di tolleranza.

25 CLASSIFICAZIONE Tolleranze di forma TOLLERANZE GEOMETRICHE Tolleranze di orientamento Tolleranze di posizione Tolleranze di oscillazione ASSOLUTA ASSOCIABILE (non riferite ad altri (riferite ad altri elementi del pezzo) elementi del pezzo) Una tolleranza associabile stabilisce la massima deviazione consentita alla relazione geometrica che si vuole controllare tra un elemento del pezzo (quello soggetto a tolleranza) ed un altro (elemento del pezzo) che funge da riferimento

26 INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA Esempi : Riquadro suddiviso in due, tre o più caselle Simbolo della tolleranza geometrica Il valore della tolleranza espressa nella stessa UM della quota Lettere che individuano gli elementi di riferimento (datum feature) Eventuali modificatori

27 INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA Indicazione di un riferimento due elementi costituiti da un solo riferimento più riferimenti secondo un ordine di priorità

28 INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA Eventuali annotazioni vengono poste sopra il riquadro Esempi : Indicazioni di più tolleranze geometriche Esempi :

29 INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA Tolleranze applicate ad una lunghezza limitata La tolleranza di parallelismo si applica su una lunghezza di 100 mm La tolleranza di parallelismo di 0,1 mm, estesa alla lunghezza totale, diventa di 0,05 mm su una lunghezza di 200 mm

30 INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA

31 INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA

32 INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA Tolleranza che si riferisce solo ad una parte dell elemento

33 DIREZIONE DELLA ZONA DI TOLLERANZA La direzione della zona di tolleranza di orientamento è a 0 o 90 in accordo alla direzione delle frecce delle linee di misura. Esempio

34 DIREZIONE DELLA ZONA DI TOLLERANZA

35 RIFERIMENTI Riferimento: forma geometrica teoricamente esatta (asse, piano, retta) a cui si riferiscono gli elementi soggetti a tolleranza.

36 POSIZIONE RIFERIMENTI

37 POSIZIONE RIFERIMENTI

38 POSIZIONE RIFERIMENTI ATTENZIONE!!! RIFERIMENTI DIVERSI

39 POSIZIONE RIFERIMENTI ATTENZIONE!!! Osservazione : da evitare l indicazione diretta dei riferimenti o il posizionamento diretto sull'elemento di simmetria

40 POSIZIONE RIFERIMENTI Tolleranza o riferimento che si riferiscono solo ad una parte dell elemento

41 I RIFERIMENTI DEFINIZIONI SECONDO ASME Y15.5 DEL ELEMENTO ( FEATURE) : enti geometrici (assi, piani, superfici, ) che compongono il pezzo Non dimensionabili : che non possono essere misurati con il calibro. Es. piani, superfici cilindriche,... Elementi Dimensionabili (feature of size): possono essere misurati con il calibro. Es. fori, scanalature,...

42 I RIFERIMENTI DEFINIZIONI SECONDO ASME Y15.5 DEL ELEMENTO DI RIFERIMENTO ( DATUM FEATURE) : superficie fisica di parti reali imperfette che è etichettata. L'elemento di riferimento è quello che si può toccare. Gli elementi di riferimento servono per limitare i gradi di libertà (di rotazione e traslazione) durante l'assemblaggio

43 I RIFERIMENTI DEFINIZIONI SECONDO ASME Y15.5 DEL RIFERIMENTO (DATUM) : elemento geometrico astratto (punto, piano, asse) che rappresenta o la controparte perfetta del datum feature (es. piano ideale) o l'elemento di simmetria della controparte perfetta del datum feature

44 I RIFERIMENTI DEFINIZIONI SECONDO ASME Y15.5 DEL ELEMENTO DI RIFERIMENTO SIMULATO (DATUM FEATURE SIMULATOR) : sono gli elementi fisici delle attrezzature di verifica o di produzione, concettualmente perfetti (e fisicamente quasi perfetti), che permettono di simulare il datum

45 I RIFERIMENTI OSSERVAZIONI 1) I riferimenti non si trovano sul pezzo ma sono concetti astratti (piani o assi) che vengono simulati da una attrezzatura di verifica o di produzione 2) Sul disegno l'indicazione del riferimento è posta sull'elemento di riferimento (datum feature). Il simbolo individua un datum feature. Da questi si deduce poi il riferimento (datum) 3) I riferimenti vanno sempre stabiliti in base a esigenze funzionali perché se fossero scelti in base al posizionamento tecnologico dei pezzi, possono essere ridotte le tolleranze disponibili

46 I RIFERIMENTI SCELTA DEL DATUM FEATURE NON DIMENSIONABILE PIANI DATUM FEATURE DIMENSIONABILE ASSI O PIANI MEDIANI

47 I RIFERIMENTI PIANO COME DATUM FEATURE Se il datun feature è una superficie piana il riferimento (datum) è fornito da un piano teorico di inviluppo (es. piano tangente) e l'elemento di riferimento simulato è costituito dal piano di riscontro in granito del dispositivo di controllo

48 I RIFERIMENTI SUPERFICIE CILINDRICA ESTERNA COME DATUM FEATURE In questo caso il riferimento è costituito dall'asse mediano.

49 I RIFERIMENTI SUPERFICIE CILINDRICA ESTERNA COME DATUM FEATURE

50 I RIFERIMENTI SUPERFICIE CILINDRICA ESTERNA COME DATUM FEATURE ATTENZIONE!!! Non vanno usate le superfici cilindriche come riferimento

51 I RIFERIMENTI SUPERFICIE CILINDRICA ESTERNA COME DATUM FEATURE In alcuni casi il riferimento simulato è costituito dall'asse comune di due riferimenti, scelti in modo da risultare coassiali

52 I RIFERIMENTI SUPERFICIE CILINDRICA INTERNA COME DATUM FEATURE

53 I RIFERIMENTI SUPERFICIE CILINDRICA INTERNA COME DATUM FEATURE

54 I RIFERIMENTI SUPERFICIE CILINDRICA INTERNA COME DATUM FEATURE

55 I RIFERIMENTI SUPERFICI PIANE ESTERNE COME DATUM FEATURE

56 I RIFERIMENTI SUPERFICI PIANE ESTERNE COME DATUM FEATURE

57 I RIFERIMENTI SUPERFICI PIANE INTERNE COME DATUM FEATURE

58 I RIFERIMENTI SUPERFICI PIANE INTERNE COME DATUM FEATURE Il riferimento diventa il piano mediano di un blocco

59 I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame I riferimenti simulati hanno il compito di definire il DFR, cioè il sistema costituito da una terna di piani mutuamente ortogonali che consente : - di orientare e localizzare le zone di tolleranza - il bloccaggio del pezzo durante il controllo - di definire l'origine per le misure In tal modo le operazioni di collaudo sono univoche e ripetibili

60 I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame

61 I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame ESEMPIO

62 I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame ESEMPIO

63 I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame ESEMPIO

64 I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame ESEMPIO

65 I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame ESEMPIO

66 I RIFERIMENTI SCELTA DEGLI ELEMENTI DI RIFERIMENTO

67 I RIFERIMENTI SCELTA DEGLI ELEMENTI DI RIFERIMENTO

68 I RIFERIMENTI SCELTA DEGLI ELEMENTI DI RIFERIMENTO

69 I RIFERIMENTI SCELTA DEGLI ELEMENTI DI RIFERIMENTO

70 I RIFERIMENTI SCELTA DEGLI ELEMENTI DI RIFERIMENTO